[發(fā)明專利]一種觀測站位置誤差下外輻射源雷達(dá)雙基距定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910048330.0
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109633591B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左燕;周夏磊;陳志峰;郭云飛;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種觀測站位置誤差下外輻射源雷達(dá)雙基距定位方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1：在多發(fā)單收外輻射源雷達(dá)網(wǎng)中，包括M個(gè)外輻射源和一個(gè)觀測站；觀測站的真實(shí)位置位于原點(diǎn)觀測站名義上位置S_r＝[x₀,y₀]^T，則ΔS_r為觀測站的位置誤差向量，并假設(shè)為獨(dú)立的高斯零均值白噪聲，其協(xié)方差為E[ΔS_rΔS_r^T]＝Q_S；第m個(gè)外輻射源的坐標(biāo)向量為P個(gè)目標(biāo)，第p個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)向量為利用單個(gè)觀測站接收來自外輻射源照射目標(biāo)反射信號與外輻射源直達(dá)波信號之差，得到雙基距信息

其中，||·||為歐幾里得距離；外輻射源個(gè)數(shù)為M，目標(biāo)個(gè)數(shù)為P；u_m,p表示外輻射源m和觀測站構(gòu)成的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)對目標(biāo)p測量的雙基距離；n_m,p表示為外輻射源m和觀測站構(gòu)成的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)對目標(biāo)p測量的雙基距離量測誤差，假設(shè)n_m,p為獨(dú)立的高斯零均值白噪聲，其協(xié)方差為Q_n；

步驟2：在雙基距量測模型中引入中間變量忽略量測噪聲n_m,p和ΔS_r的影響，將非線性方程(1)轉(zhuǎn)化為偽線性方程，形式如下

其中，

將式(2)寫成矩陣形式，具體如下

Z＝HX (3)

其中，

H＝[blkdiag(h(1),…h(huán)(P))]，

采用最小二乘估計(jì)值獲得目標(biāo)的估計(jì)值

步驟3：考慮量測誤差和觀測站位置誤差對H和Z的影響，將雙基距誤差偽線性方程式(3)中H和Z噪聲分量提取出來，構(gòu)造目標(biāo)位置偽線性估計(jì)方程；將和帶入式(2)，展開可得

其中，

將式(5)寫成矩陣形式：

ε₁＝Z₁-H₁X₁＝A₁n+B₁ΔS_r (6)

其中，

H₁＝[blkdiag(h₁(1),…h(huán)₁(P))]，

n＝diag{n_1,1…n_m,p}，

步驟4：根據(jù)觀測站位置誤差和雙基距量測誤差設(shè)計(jì)權(quán)重，采用加權(quán)最小二乘估計(jì)算法得到目標(biāo)位置的估計(jì)值；

步驟4.1：初始化；令迭代次數(shù)k＝0，將式(4)獲得的最小二乘估計(jì)值作為目標(biāo)初始估計(jì)值

步驟4.2：由估計(jì)值計(jì)算系數(shù)矩陣H₁，Z₁，A₁和B₁；根據(jù)觀測站位置誤差和雙基距量測噪聲設(shè)計(jì)優(yōu)化指標(biāo)權(quán)重

步驟4.3：令k＝k+1，采用加權(quán)最小二乘法估計(jì)獲得目標(biāo)的位置估計(jì)值和中間變量的估計(jì)值

步驟4.4：判斷且其中η₁和η₂為閾值；若滿足條件算法迭代停止，得到目標(biāo)的位置加權(quán)最小二乘估計(jì)值否則，轉(zhuǎn)步驟4.2；

步驟5：考慮中間變量R_p(k)與目標(biāo)位置之間的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)最小二乘算法對步驟4的估計(jì)值X_WLS進(jìn)行改進(jìn)；

步驟5.1：構(gòu)建關(guān)聯(lián)最小二乘估計(jì)模型

ε₂＝Z₂-H₂X₂＝A₂ΔX₁+B₂ΔS_r (7)

其中，X₂＝[(x₁-x₀)² (y₁-y₀)²…(x_P-x₀)² (y_P-y₀)²]^T，Z₂＝[z₂(1)…z₂(P)]^T，H₂＝blkdiag(h₂(1)…h(huán)₂(P))，

A₂＝2diag[(x₁-x₀) (y₁-y₀) R₁…(x_P-x₀) (y_P-y₀) R_P]，

為X_WLS的x_p(k)項(xiàng)，為關(guān)于X_WLS的y_p(k)項(xiàng)，為關(guān)于X_WLS的R_p(k)項(xiàng)；

步驟5.2：根據(jù)觀測站位置誤差ΔS_r協(xié)方差和目標(biāo)狀態(tài)X₁的估計(jì)誤差協(xié)方差設(shè)計(jì)權(quán)重W₂＝E[ε₂ε₂^T]＝(A₂cov(X₁)A₂^T+B₂Q_SB₂^T)^-1，為目標(biāo)狀態(tài)X₁的估計(jì)誤差協(xié)方差；

步驟5.3：采用加權(quán)最小二乘法估計(jì)算法得到目標(biāo)位置平方項(xiàng)的估計(jì)值

步驟5.4：X₂中變量為目標(biāo)位置與觀測站位置之差的平方項(xiàng)，要求獲得目標(biāo)的位置需要對X₂開根號，具體公式如下：

其中，Π＝diag{sgn(X₁(3p-2)-x₀) sgn(X₁(3p-1)-y₀)}，sgn(·)為符號函數(shù)；

最終，得到觀測站位置誤差下目標(biāo)位置估計(jì)